Исследование морфофункциональных свойств клеток крови и

Исследование морфофункциональных свойств клеток крови и
интенсивности эритропоэза у человека при воздействии факторов
космического полета (Гематология)
Постановщик(-и): С.М. Иванова, к.б.н., Учреждение Российской академии наук
Государственный научный центр Российской Федерации - Институт медико-биологических
проблем РАН (ГНЦ РФ – ИМБП РАН).
Экспедиции МКС-6 - МКС-10, МКС-12, эксперимент завершён


Гематология, экспедиции МКС-9, 10, 12
Гематология перфекшн, экспедиции МКС-6 - 8
Область исследования Космическая физиология
Целью эксперимента «Гематология» является получение новых данных о влиянии
факторов космического полета на систему крови человека с целью расширения ее
диагностических
и
прогностических
возможностей,
выявления
механизмов
возникновения сдвигов в гематологических показателях ("космическая анемия",
лимфоцитоз).
В ходе эксперимента на борту МКС осуществлялось взятие пальцевой крови для
определения содержания гемоглобина, исследования формы эритроцитов, а также
проводили забор венозной крови, с последующим разделением ее на форменные
элементы и плазму и замораживанием в холодильнике "Криогем-03".
Перед возвращением на Землю образцы плазмы и форменных элементов крови
помещали в теплоизолирующий контейнер "КВ-03" и в замороженном виде доставлялись
в лабораторию для последующих исследований.
Исследование проводили у членов российских экипажей основных экспедиций до полета,
в условиях космического полета и после их завершения. Фоновое обследование до полета
проводили за 30 дней до старта; в условиях полета – в начале полета (6-10-е сутки) и на
завершающем этапе (160-190-е сутки); после полета - на 0-е, 7-е, 15-е сутки.
В эксперименте использовались:
− укладка "Эритроцит" с пробирками, содержащих фиксирующий раствор;
− укладка "Защита – МБИ";
− комплекс "Рефлотрон-4" (штатное оборудование);
− комплекс "Плазма-03" (штатное оборудование);
− расходные материалы - укладка СЛГ-Д;
− холодильник "Криогем-03" (из состава комплекса "Плазма-03") для замораживания и
хранения проб крови на борту;
1
− теплоизолирующий контейнер "КВ-03" для возврата проб крови на Землю в
замороженном состоянии.
В условиях КП взятие венозной крови и ее разделение на форменные элементы и плазму
для исследования метаболизма эритроцитов, показателей обмена железа и
интенсивности эритропоэза проводили с помощью комплекса "Плазма 03" в рамках
экспериментов «Диурез» и «Биотест».
Всего было обследовано 6 российских космонавтов.
Рисунок 1 - Взятие капиллярных проб крови
Рисунок 2 - Перенос капиллярных проб крови в пробирку
Использование результатов эксперимента на Земле
Эксперимент «Гематология» способствует развитию космической медицины.
2
Использование результатов эксперимента для освоения космоса
Полученные в результате проведения космического эксперимента «Гематология» данные
позволяют решить ряд практических вопросов в системе медицинского обеспечения
длительных космических полетов, в частности, медицинского контроля, подготовки и
послеполетной реабилитации членов экипажей.
Результаты
Обнаружены сдвиги в морфобиохимических параметрах красной крови и интенсивности
эритропоэза на начальных этапах космического полета, которые свидетельствуют о
возможном формировании нового уровня эритропоэза, с параметрами, характерными
для условий микрогравитации.
Отмечается, что снижение содержания гемоглобина и возможно количества эритроцитов
при длительном воздействии факторов космического полета обусловлено не только
отсутствием активации эритропоэза, но и возможным преждевременным удалением
части некачественных (возможно старых) эритроцитов из кровяного русла, о чем
свидетельствуют результаты исследования метаболизма красных клеток крови и
состояния клеточной мембраны.
Уменьшение содержания железа в крови в условиях космического полета при возможном
отсутствии активного эритропоэза может быть связано со снижением его усвояемости
организмом.
Стимуляция эритропоэза (повышение эритропоэтина, сниженный уровень железа в
крови, удаление некачественных и старых эритроцитов) в период реадаптации
направлена на поддержание оптимального уровня красных кровяных телец,
необходимого для возросшего кислородного запроса тканей в условиях земной
гравитации и усиления мышечной нагрузки.
Таким образом, результаты, полученные в КЭ "Гематология" свидетельствуют о том, что
полученный эффект по воздействию факторов космического полета совпадает с
ожидаемым. Подтверждается предположением о том, что этиология "космической
анемии" многофакторна и обусловлена не только функциональным снижением
интенсивности эритропоэза. Снижение количества эритроцитов может быть связано и с
активацией неэффективного эритропоэза, нарушением обмена железа, со сдвигом
метаболического статуса клеток и дестабилизацией клеточной мембраны, что может
приводить к преждевременному удалению эритроцитов из кровяного русла.
Публикации
Гематология
1
Morukov B.V., Ivanova S.M., Maksimov G.V., Yarlikova Yu.V., Labetskaya O.I., Luneva
O.G., Maksimova N.V., Brazhe N.A., Bryzgalova N.Yu., Parshina E.Yu., Nemirovskaya T.L.
Investigation of the fluidity and permeability of human erythrocyte plasma membrane and the
3
efficacy of oxygen transfer by hemoglobin during rehabilitation period after space flight.
Gravitational physiology, 2006, 13(1), P.139-141
2
Иванова С.М., Моруков Б.В., Лабецкая О.И., Ярлыкова Ю.В., Левина А.А., Козинец
Г.И. Морфобиохимические исследования системы красной крови у членов экипажей
основных экспедиций на Международную космическую станцию. Авиакосмическая и
экологическая медицина, 2006, 40(3), с. 9-16.
3
Иванова С.М., Максимов Г.В., Моруков Б.В., Ярлыкова Ю.В., Лабецкая О.И., Лунева
О.Г., Максимова Н.В., Браже Н.А., Брызгалова Н.Ю., Паршина Е.Ю. Роль вязкости и
проницаемости плазматической мембраны эритроцитов в регуляции эффективности
переноса кислорода гемоглобином человека после завершения космического полета.
Авиакосмическая и экологическая медицина, 2007, 41(2), с. 41-44.
4
Иванова С.М., Моруков Б.В., Ярлыкова Ю.В., Лабецкая О.И., Левина А.А., Козинец
Г.И. Морфобиологическое исследование системы красной крови у членов экипажей
основных экспедиций на Международную космическую станцию// Авиакосм. и эколог.
мед. 2006, Т.40, №3, С.9-16.
5
Григорьев А.И., Иванова С.М., Моруков Б.В., Максимов Г.В.О формировании
клеточной гипоксии при действии факторов длительного космического полета//Доклады
АН, Биохимия, Биофизика, Молекулярная биология, 2008, т.422, №6, С,823-826.
Гематология перфекшн
1
Grigoriev A.I., Maksimov G.V., Morukov B.V., Ivanova S.M., Yarlikova Yu.V., Luneva O.G.,
Ulyanova N.A., Parshina E.Yu., Rubin A.B. Investigation of erythrocyte shape, plasma membrane
fluidity and conformation of hemoglobin hemoporphyrin under the influence of long-term
space flight. Journal of Gravitation Physiology. 2004, v.11, №2, P.79-80.
2
Иванова С.М., Моруков Б.В., Ярлыкова Ю.В., Лабецкая О.И.. Левина А.А., Козинец
Г.И. Состояние красной крови у мужчин при длительной антиортостатической
гипокинезии (АНОГ)// Авиакосм. и эколог. мед. 2005, Т.39, №6, С.17-22.
3
Rodnenkov O. V., Luneva O.G., Ulyanova N.A., Maksimov G.V., Rubin A.B., Orlov S.N.,
Chazov E.I. Erytrocy membrane fluidity and hemoglobin hemoporphyrin conformation: features
revealed in patients with heart failure. Pathophysiology. 2005 May, 11(40), P.209-213
4